一種蔗糖精制的工藝
技術領域 [0001] 本發明涉及一種鹿糖精制過程，具體涉及一種精制工藝。 背景技術 [0002] 通常人們所說的“一步法”，是指在糖料産區的田間糖廠，就地加工糖料(甘蔗、甜菜)直接生産成品糖，即“耕地糖”;包括:耕地白砂糖、耕地赤砂糖、耕地紅糖等。“一步法”制得的糖，由于加工清淨工藝的不同，可大緻分為碳酸法(清淨工藝)糖、亞硫酸法(清淨工藝)糖、石灰法(清淨工藝)糖等。 [0003] 世界甜菜糖廠全部為“一步法”，采用碳酸法清淨工藝，生産甜菜耕地白糖；随着甜菜品質的提高和工藝技術的改進，甜菜耕地白糖的質量已達到了優級品以上，部分達到了精煉糖的質量水平。甘蔗糖廠也都采用“一步法”;糖汁清淨工藝通常有碳酸法、亞硫酸法、石灰法三大類。采用碳酸法清淨工藝生産的甘蔗耕地白糖，可以達到一級品以上質量标準，經過工藝改進，可以達到優級品以上的質量水平，和甜菜耕地白糖一樣，可以直接投放零售市場。石灰法清淨工藝生産的甘蔗耕地赤砂糖、耕地紅糖都可達到國家對食糖衛生标準與理化指标的要求，可供直接食用。 [0004] 我國是世界上主要的蔗糖生産和消費大國之一，國内從事蔗糖生産和加工的企業近300家，年産蔗糖近1400萬噸。目前在我國常用的蔗糖生産工藝有“兩步法”、亞硫酸法、碳酸法。“兩步法”的投資大，工藝流程複雜，生産成本太高，在國内不适宜推廣；碳酸法制得的蔗糖品質較好，但工藝複雜，流程長，投資大，且環境污染較嚴重；亞硫酸法因其工藝較成熟，投資相對較小，是目前國内主要的制糖方法。但該工藝也存在較多的缺點:首先，其工藝要采用石灰沉澱法除雜，經過闆框壓濾後，會産生大量的殘渣，對環境污染較嚴重；其次，該工藝的脫色是使用硫熏法，産品中會有硫殘餘，對人體健康有害，随着國家對食品安全要求的進一步提高，該方法将被限制使用；第三，該方法中用到是石灰需要煅燒，一方面消耗了較大的能量并伴有廢棄物排放，同時也增加了一個工序段，增加生産成本；第四，該方法的濃縮工藝采用多效蒸發器，能耗較高，生産成本居高不下；第五，該工藝相對比較繁雜，設備多，且占地面積大，控制工藝複雜。 [0005] 另有文獻和專利報道，有學者采用超濾膜加納濾膜及離子交換樹脂脫色的工藝生産蔗糖，但該方法得到的糖的品質不高，生産工藝有一定的缺陷。該方法有如下缺點:第一，使用了闆框壓濾，屬于比較傳統、自動化程度比較低，勞動密集型的設備，該設備的工作環境惡劣，生産效率低下；第二，直接使用分子量10000的超濾膜，前面沒有微濾膜預處理，糖液中膠體、澱粉等大分子物質含量較多，會造成膜通量很低，膜孔容易堵塞，不易清洗，實際可操作性不強；且這部分工序段的溫度都在40°C以上，有機膜不耐高溫，膜的壽命會比較短，不經濟合理；第三，沒有使用離子交換樹脂脫鹽，無法去除糖液中殘存的鹽分，造成産品灰分較高，品質較低或是不合格；第四，使用了傳統的三效蒸發器，浪費了大量的能源，相比較MVR等先進技術，能耗較高。第五，相關的工藝參數并沒有達到*優化，造成能源的浪費。 [0006] 有鑒于此，依然有待于提出一種改進的蔗糖精制工藝。 發明内容 [0007] 本發明的目的在于現有技術的不足，提供一種節能環保、投資少的蔗糖精制工藝，它具有無污染，産品質量高，工藝流程短，能耗低，投資小，占地面積小等特點。 [0008] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案， [0009] 一種蔗糖精制的工藝，包括以下步驟: [0010] A、榨汁:将甘蔗通過榨汁裝置進行壓榨，得到甘蔗汁； [0011] B、預處理:将甘蔗汁經過濾裝置進行預處理，去除較大的蔗渣； [0012] C、微濾膜過濾:将預處理後的甘蔗汁經過微濾膜過濾得到蔗糖汁清液； [0013] D、預濃縮:将蔗糖汁清液送入預濃縮裝置進行初步預濃縮； [0014] E、離子交換脫色:将預濃縮後的蔗糖汁用離子交換樹脂進行離子交換脫色； [0015] F、離子交換脫鹽:将離子交換脫色後的蔗糖汁用離子交換樹脂進行離子交換脫鹽； [0016] G、濃縮:将步驟F中得到的蔗糖汁送入蒸發器濃縮，将糖液濃縮到糖錘度為65-75，得到蔗糖濃縮液； [0017] H、結晶:待糖液濃縮到過度飽和時，加晶種，緩慢降溫結晶； [0018] 1、離心分離:将蔗糖結晶用離心機離心； [0019] J、幹燥:鼓風幹燥，得到成品。 [0020] 本發明所述的精制工藝适用于本領域技術人員所理解的各種常規甘蔗原料。收集後首先通過榨汁裝置，如榨汁機等，對甘蔗進行壓榨，得到甘蔗汁。然後将甘蔗汁經過過濾裝置進行預處理，去除較大的蔗渣，以更好地應用于後續的膜分離操作。此處的過濾裝置包括但并不局限于袋式過濾器或篩網(篩網的孔徑優選為100-200目)等，以充分去除蔗渣。 [0021] 本發明所述的工藝，其中，步驟C中所述的微濾膜過濾所用膜為陶瓷膜，膜孔徑為50-500nm，溫度為20-80 °C，壓力為0.1-0.5Mpa，優選膜孔徑為50_500nm，溫度為20-80 °C，壓力為0.1-0.5Mpa。發明人發現，尤其在溫度為60°C，壓力為0.25MPa時，既能保證通量下降比較緩慢，同時能耗相對較低。 [0022] 本發明所述的工藝，其中，步驟D中的預濃縮裝置為二效蒸發器或納濾膜，其中納濾膜所用的膜為陶瓷材質或有機材質的納濾膜，其截留分子量為100-500Da，過濾壓力為 1.0-4.0Mpa，蔗糖糖汁的濃度濃縮到30-40%。發明人發現，在納濾膜的膜孔徑為150Da時，既能保證膜通量較高、膜污染緩慢，同時膜對蔗糖的截留率很高，蔗糖的收率在99.9%以上。此外，發明人還發現，将蔗糖糖汁濃縮到30-40%時，濃縮倍數較高，既能保證下一工序段離子交換樹脂的進料濃度較高，提高生産效率；另一方面脫去2/3的水，可以節省50%的能耗，同時還去除了 60%的鹽分。 [0023] 該步驟中，若以燃燒蔗渣産生蒸汽為能源，可選擇預濃縮裝置為二效蒸發器，将步驟C中的蔗糖汁濃縮到40%，這樣每蒸發一噸水的成本僅為6-8元，可以降低生産成本。若是以燃煤為能源，則用納濾膜進行預濃縮，則将步驟C中的蔗糖汁在1.0-4.0Mpa，分子量為100-500Da的納濾膜進行初步預濃縮，使得糖汁的濃度濃縮到30% ;其中所用的膜為陶瓷材質或聚醚砜、聚酰胺類材質的有機納濾膜。另外，本發明意外發現，将壓力調到3.0MPa維持恒定時，可以保證平均過濾通量較大，可達20L/m2.h，這樣可以有效的提高生産效率。 [0024] 本發明所述的工藝，其中，步驟E中的離子交換樹脂為大孔強堿性陰離子交換樹月旨，大孔樹脂吸附塔的徑高比為1/3-1/10，流速為2-10BV/h，溫度為40-80°C。發明人發現，在吸附塔徑高比為1/8，流速為4BV/h，溫度為60°C時，糖液的粘度較小，吸附的效果watechliuhede，既能保證脫色效果，使蒸發前糖液的色值在500IU以下，又能保證較高的生産效率，同時能耗相對較低，且蔗糖的收率超過99.6%。 [0025] 本發明所述的工藝，其中，步驟F中離子交換樹脂為強酸性或弱酸性陽離子交換樹脂，或者陰陽離子交換樹脂的混床，所述離子交換樹脂吸附塔徑高比為1/3-1/10，流速為 2-10BV/h，溫度為20-80°C。此外，發明人發現，在吸附塔徑高比為1/6，流速為4BV/h，溫度為50°C時，脫鹽的效果watechliuhede，可以脫去92%的鹽分，同時蔗糖的收率為99.8%。 [0026] 本發明所述的工藝，其中，步驟G中的蒸發器為MVR蒸發設備，濃縮溫度為30-600C。該MVR蒸發設備能夠較大的降低能耗，可以節約60%以上的蒸發能耗。 [0027] 本發明所述的工藝，步驟H具體為:先将溫度升到70°C，待糖液過飽和度達到1.05時，再加0.5%晶種，自然冷卻，将溫度降至50°C，離心分離降溫結晶。 [0028] 本發明所述的工藝，其中步驟I離心分離時離心轉速為5000-8000rpm ;步驟J中的幹燥溫度為90-100 °C。 [0029] 本發明所述工藝具有如下優點: [0030] 1、采用上述工藝，即可批量生成高純度的蔗糖，産品的色素去除率達到99.9%，鹽分的去除率達到97.1%,産品的蔗糖分達到99.9%，電導灰分低于0.01%，色值低于10IU，且二氧化硫含量未檢出，達到國家精制糖的标準，同時蔗糖的回收率在99.2%以上，該蔗糖成品在放置半年後，未見傳統工藝中的返色現象。 [0031] 2、該工藝對新設備和傳統工藝的參數做了大量的優化工作，得到*優的生産工藝參數，保證了生産的高效節能的運行，同時産品的品質較高。該生産工藝比較節能，相比較傳統生産工藝，自動化程度高，可節省80%的人工費用，噸糖的生産成本降低了 30%以上的生産成本，經濟效益顯著。 [0032] 3、用陶瓷膜替代了傳統的闆框壓濾和石灰沉澱法，省去了闆框壓濾和石灰法沉澱步驟，大大縮短了工藝流程，一方面減小了人力投入，提高了生産效率；陶瓷膜相比較傳統的聚酰胺或聚醚砜類材質有機膜，可以耐受高溫、高壓、化學腐蝕，且使用壽命較長；另一方面也避免了固體廢棄物對環境的污染。 [0033] 4、用納濾膜濃縮對糖液進行預濃縮，有效地降低了後面蒸發濃縮的蒸發量，減小了下一步驟的工作量，降低了能耗，同時也降低了生産成本。此外，該種納濾膜還可以脫去60%左右的鹽分，減小後面脫鹽樹脂的負荷； [0034] 5、用離子交換法脫色工藝替代了傳統的硫熏工藝，一方面解決了成品蔗糖中硫殘餘的問題；另一方面也省去了硫熏的工序段，減小生産成本； [0035] 6、用離子交換法脫鹽，更加有效的除了蔗汁中的灰分，提高産品質量。 [0036] 7、用MVR設備濃縮，極大地降低了能耗，且蒸發溫度較低，不會因溫度高而使糖焦化，産生新的色素。 [0037] 8、生産工藝較為簡單，流程較短，控制過程簡單，人員勞動強度和使用量大大減少，産品質量控制穩定。 [0038] 9、采用膜分離設備和離子交換設備，減小了設備的占地面積，降低了基建成本。 附圖說明 [0039]圖1是本發明的蔗糖精制的流程示意圖。 具體實施方式 [0040] 下面結合實例進一步描述本發明。 [0041] 對照例 [0042] 以下示例為蔗糖的傳統生産工藝: [0043] 先将甘蔗通過榨汁機壓榨，得到甘蔗汁；再将混合蔗汁分别通過滾筒篩和20目的濾篩，去除蔗渣，再加适量的石灰乳預灰，調節PH到7.0，然後将蔗汁升溫到60°C，再通入二氧化硫進行硫漂，再加入适量的石灰乳，調節PH到7.2 ;再将蔗汁加熱到100°C後，送入沉澱池緩慢沉澱，将得到的澄清蔗汁再通過三效蒸發、分蜜、煮煉、結晶、幹燥和包裝，得到優質白砂糖廣品。 [0044] *終得到的産品，其色素去除率達到92.8%，鹽分的去除率達到87 %，産品的蔗糖分達到99.6%，電導灰分0.1%，色值為130 IU,且二氧化硫25mg/kg，達到國家一級糖的标準，每噸糖的生産成本不低于850元。 [0045] 實施例1 [0046] 如圖1所示，本發明所述蔗糖精制的新工藝包括以下步驟: [0047] A、榨汁:将甘蔗通過榨汁機壓榨，得到甘蔗汁； [0048] B、預處理:将步驟A中得到的甘蔗汁通過篩網進行預處理，去除較大的蔗渣，篩網的孔徑為100目; [0049] C、微濾膜過濾:将步驟B中收集到的甘蔗汁，通過50nm陶瓷膜微濾，過濾的溫度為20°C，過濾壓力為0.5Mpa，得到蔗糖汁清液，蔗糖濃度為12% ; [0050] D、預濃縮:将步驟C中得到的蔗糖汁送入二效蒸發器中蒸發預濃縮，将蔗糖濃度濃縮到40% ； [0051] E、離子交換脫色:将步驟D中得到的濃縮後的蔗糖汁用大孔強堿性陰離子交換樹脂進行脫色，徑高比為1/3，流速為10BV/h，溫度為40°C，得到的蔗糖溶液色值為500IU，平均脫色率為96.2% ； [0052] F、離子交換脫鹽:将步驟E中得到的脫色後的蔗糖汁，用強酸性陽離子交換柱進行脫鹽，徑高比為1/10，流速為4BV/h，溫度為80°C，得到的蔗糖溶液的電導為150us/cm，平均脫鹽率為95% ; [0053] G、濃縮:将步驟F中得到的蔗糖汁送入MVR蒸發器，濃縮溫度為60°C，得到蔗糖濃縮液，蔗糖濃縮液的錘度75 ; [0054] H、結晶:先将溫度升到70°C，待糖液的過度飽和度為1.05左右，自然冷卻降溫結晶，将溫度降至50°C，然後開始離心分離； [0055] 1、離心分離:将蔗糖結晶用離心機離心分離，轉速為6000rpm，時間為30min ; [0056] J、幹燥:幹燥得到成品，溫度為90°C，4h。 [0057] *終得到的廣品，其色素去除率達到98.8%，鹽分的去除率達到97 %，廣品的鹿糖分達到99.9%，電導灰分低于0.01%，色值為12IU，且二氧化硫含量未檢出，達到國家精制糖的标準，同時蔗糖的回收率在99.2%以上，高效節能，每噸糖的生産成本為600元。 [0058] 本實施例，步驟C中所述的微濾膜設備所用膜為陶瓷膜材質的濾膜。 [0059] 步驟D中所述的預濃縮使用的是二效蒸發器。 [0060] 步驟G中所述的濃縮設備為MVR蒸發設備。 [0061] 步驟F中所述的離子交換樹脂是采用強酸性陽離子交換樹脂。 [0062] 實施例2 [0063] 如圖1所示，本發明所述蔗糖精制的新工藝包括以下步驟:甘蔗通過榨汁後得到甘蔗汁，甘蔗汁通過200目的篩網進行預處理，去除較大的蔗渣，得到甘蔗汁；甘蔗汁通過200nm陶瓷膜微濾，過濾的溫度為80°C，過濾壓力為0.1Mpa,得到蔗糖汁清液，濃度為12.5% ;甘蔗汁清液進入納濾膜裝置進行濃縮，納濾膜材質為陶瓷材質，截留分子量為10Da,控制壓力為4.0MPa,糖汁濃度為30%，鹽分去除率為53%。濃縮後的蔗糖汁進入大孔強堿性陰離子交換樹脂進行脫色，徑高比為1/10，流速為2BV/h，溫度為80°C，得到的蔗糖溶液色度為250IU，平均脫色率為99.1% ;脫色後的蔗糖汁，用陰陽離子混床交換柱進行脫鹽，徑高比為1/3，流速為10BV/h，溫度為20°C，得到的蔗糖溶液的電導為360us/cm平均脫鹽率為92% ;蔗糖汁送入MVR蒸發器，濃縮溫度為45°C，得到蔗糖濃縮液，蔗糖濃縮液的錘度為70。再将溫度升到70°C，待糖液的過度飽和度為1.05左右，自然冷卻降溫結晶，将溫度降至50°C，然後開始離心分離。 [0064] 将蔗糖結晶用離心機離心分離，轉速為5000rpm，時間為40min ;離心分離後的蔗糖進行幹燥得到成品，幹燥溫度為90 °C。 [0065] *終得到的産品，其色素去除率達到99.9%，鹽分的去除率達到96.7 %，産品的蔗糖分達到99.9%，電導灰分低于0.01%，色值為5 IU，且二氧化硫含量未檢出，達到國家精制糖的标準，同時蔗糖的回收率在99.1%以上，每噸糖的生産成本為680元。 [0066] 實施例3 [0067] 如圖1所示，本發明所述蔗糖精制的新工藝包括以下步驟:将甘蔗通過榨汁機壓榨，得到甘蔗汁；再将甘蔗汁通過濾袋過濾器進行預處理，去除較大的蔗渣，然後通過500nm陶瓷膜微濾，過濾的溫度為50°C，過濾壓力為0.3Mpa，得到蔗糖汁清液，濃度為 11.5% ;然後将得到的蔗糖汁送入有機納濾膜濃縮裝置，蔗糖汁在壓力為4.0Mpa，分子量為10Da的納濾膜中進行初步預濃縮，使得糖汁的濃度濃縮到30%，且脫去了 57%的鹽分。再将得到的濃縮後的蔗糖汁用大孔強堿性陰離子交換樹脂進行脫色，徑高比為1/8，流速為4BV/h，溫度為60°C，得到的蔗糖溶液色度為460 IU，平均脫色率為98.6% ;然後再用陰陽離子混床交換柱進行脫鹽，徑高比為1/6，流速為2BV/h，溫度為50°C，得到的蔗糖溶液的電導為270us/cm平均脫鹽率為93% ;再将濃縮後的蔗糖汁送入MVR蒸發器，濃縮溫度為40°C，得到蔗糖濃縮液，蔗糖濃縮液的錘度為69 ;再将溫度升到70°C，待糖液的過度飽和度為1.05左右，自然冷卻降溫結晶，将溫度降至50°C，然後開始離心分離。，待結晶析出後，用離心機離心分離，轉速為SOOOrpm，時間為20min，再将得到的蔗糖結晶幹燥得到成品，溫度為92°C,4ho [0068] 經過該實施例得到的産品，其色素去除率達到99.8%，鹽分的去除率達到97.3 %，産品的蔗糖分達到99.9%，電導灰分低于0.01%，色值為7 IU，且二氧化硫含量未檢出，達到國家精制糖的标準，同時蔗糖的回收率在99.4%以上，每噸糖的生産成本為620元。 [0069] 實施例4 [0070] 如圖1所示，本發明所述蔗糖精制的新工藝包括以下步驟:将甘蔗通過榨汁機壓榨，得到甘蔗汁；再将甘蔗汁通過濾袋過濾器進行預處理，去除較大的蔗渣，然後通過50nm陶瓷膜微濾，過濾的溫度為80°C，過濾壓力為0.25Mpa，得到蔗糖汁清液，濃度為11.5% ;然後将得到的蔗糖汁送入有機納濾膜濃縮裝置，蔗糖汁在壓力為3.0Mpa，分子量為150Da的納濾膜中進行初步預濃縮，使得糖汁的濃度濃縮到32%，且脫去了 58%的鹽分。再将得到的濃縮後的蔗糖汁用大孔強堿性陰離子交換樹脂進行脫色，徑高比為1/8，流速為4BV/h，溫度為60°C，得到的蔗糖溶液色度為230 IU，平均脫色率為99.6%;然後再用陰陽離子混床交換柱進行脫鹽，徑高比為1/6，流速為4BV/h，溫度為50°C，得到的蔗糖溶液的電導為170us/cm平均脫鹽率為94.5% ;再将濃縮後的蔗糖汁送入MVR蒸發器，濃縮溫度為40°C，得到蔗糖濃縮液，蔗糖濃縮液的錘度為70 ;再将溫度升到70°C，待糖液的過度飽和度為1.05左右，自然冷卻降溫結晶，将溫度降至50°C，然後開始離心分離。待結晶析出後，用離心機離心分離，轉速為6000rpm，時間為20min，再将得到的蔗糖結晶幹燥得到成品，溫度為92°C，4h。 [0071] 經過該實施例得到的産品，其色素去除率達到99.9%，鹽分的去除率達到97.1 %，産品的蔗糖分達到99.9%，電導灰分低于0.01%，色值為5 IU，且二氧化硫含量未檢出，達到國家精制糖的标準，同時蔗糖的回收率在99.6%以上，每噸糖的生産成本為650元。 [0072] 本發明的實施方式不限于上述實例，在不脫離本發明精神下做出的不同變化均屬于本發明的保護範圍之内。